I/O多路复用

I/O多路复用

什么是IO多路复用

一句话解释：单线程或者单进程同时监控若干个文件描述符是否可执行IO操作的能力。

用来解决什么问题

应用程序通常需要处理多条事件流中的事件，比如，电脑同时需要处理键盘鼠标的输入，再比如，Nginx同时处理来自N个的用户请求。

而单核cpu在同一时刻只能做一件事。一种解决办法是对cpu进行分时复用（多个事件流将cpu分成多个时间片，不同事件流的时间片交替执行）这样多个事件流就可以并发执行，不需要一个等待另一个太久，在用户看来，他们似乎就是并行在做一样。

IO多路复用就是在单线程/进程中处理多个时间流的一种解决方法。本质在于用更少的资源完成更多的事。

Linux中的五种IO模型

阻塞IO

非阻塞IO

IO多路复用

信号驱动IO

异步IO

Linux上IO多路复用解决方案

select、poll、epoll

redis、nginx在linux系统中用到的就是epoll，如果没有epoll，就会用select

不同IO多路复用方案优缺点

poll vs select

poll和select基本上是一样的，poll相比select好在如下几点：

1. poll传参对用户更友好。比如不需要和select一样计算很多奇怪的参数比如nfds(值最大的文件描述符+1)，再比如不需要分开三组传入参数。
2. poll会比select性能稍好些，因为select是每个bit位都检测，假设有个值为1000的文件描述符，select会从第一位开始检测一直到第1000个bit位。但poll检测的是一个数组。
3. select的时间参数在返回的时候各个系统的处理方式不统一，如果希望程序可移植性更好，需要每次调用select都初始化时间参数。

而select比poll好在下面几点

1. 支持select的系统更多，兼容更强大，有一些unix系统不支持poll
2. select提供精度更高(到microsecond)的超时时间，而poll只提供到毫秒的精度。

但总体而言 select和poll基本一致。

epoll vs poll&select

epoll优于select&poll在下面几点：

1. 在需要同时监听的文件描述符数量增加时，select&poll是O(N)的复杂度，epoll是O(1)，在N很小的情况下，差距不会特别大，但如果N很大的前提下，一次O(N)的循环可要比O(1)慢很多，所以高性能的网络服务器都会选择epoll进行IO多路复用。
2. epoll内部用一个文件描述符挂载需要监听的文件描述符，这个epoll的文件描述符可以在多个线程/进程共享，所以epoll的使用场景要比select&poll要多。